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Une signature globale de l’effet de la température sur les limites forestières en altitude

by Webmaster - 28 March 2017 ( last update : 9 April 2017 )

Les écosystèmes de montagne à travers le monde sont hautement vulnérables au réchauffement climatique. Ceci se traduit à la fois par la remontée de la limite des arbres, et par des changements de la végétation indépendants des limites forestières. Beaucoup d’expérimentations ont été menées pour comprendre comment le réchauffement climatique affecte les écosystèmes de montagne, mais leur puissance reste limitée parce que les effets climatiques se manifestent sur des échelles de temps bien plus longues que la durée de la majorité des expérimentations, et parce que les expérimentations ne sont pas bien adaptées pour étudier les réponses de plantes de grande taille et de longue durée de vie, telles que les arbres. De ce fait, la compréhension des effets potentiels du changement climatique reste limitée à l’échelle globale.

Dans un article publié le 25 janvier dans la revue Nature, une équipe internationale de chercheurs coordonnée par le Professeur David Wardle (Université d’Umea, Suède), dont le Laboratoire d’Ecologie Alpine à Grenoble, offre de nouvelles perspectives sur comment le réchauffement climatique pourrait affecter les écosystèmes de montagne à l’échelle globale. Pour compléter les projets d’expérimentation à court terme (comme par exemple le projet Alpages Volants mené à la Station Alpine Joseph Fourier), les chercheurs ont étudié des gradients d’altitude de part et d’autre de la limite supérieure des arbres. L’altitude sert de proxy pour le réchauffement climatique, où selon un scénario de réchauffement moyen, une altitude donnée sera exposée d’ici 80 ans à une température correspondant à une altitude aujourd’hui 300 m plus basse. Pour tirer des conclusions de valeur globale, les chercheurs ont réalisé des mesures sur des gradients d’altitude répartis dans sept régions tempérées : l’Europe, Hokkaido au Japon, le sud-est de l’Australie, la Nouvelle-Zélande, le Colorado, la Colombie Britannique au Canada, et la Patagonie.

Ces mesures ont permis d’identifier des réponses du fonctionnement des écosystèmes à l’altitude répétables au travers des sept régions. Ainsi, ils ont observé que la disponibilité de l’azote dans les sols diminuait avec l’altitude, ce qui implique que le réchauffement devrait améliorer la nutrition azotée des plantes. Cette réponse n’était cependant pas la même pour le phosphore ; de ce fait l’équilibre entre disponibilité d’azote et de phosphore (caractérisé par le rapport azote : phosphore dans les feuilles) était très similaire entre les sept régions à haute altitude, mais très variable à plus basse altitude. Ceci implique que cet équilibre est contraint par les faibles températures à haute altitude, alors que lorsque la température augmente les différences régionales s’accentuent.

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Photo: Zone de combat des forêts d’Eucalyptus pauciflora dans les Alpes australiennes (Kosciuszko National Park). Cinq transects de 200 m autour de la limite des arbres ont été échantillonnés pour examiner le rôle de la limitation par les nutriments.

Les chercheurs ont tenté d’élucider les mécanismes à l’origine de ces réponses similaires entre les sept régions. Ils ont ainsi découvert que les conséquences de l’augmentation de la température pour la nutrition minérale des plantes étaient liées aux réponses de la teneur en matière organique des sols, de sa qualité, et de la communauté microbienne des sols, et ce de manière cohérente entre ces régions du globe contrastées. De plus ils ont trouvé que ces changements étaient partiellement indépendants de la limite des arbres en soi, ce qui suggère que les effets du réchauffement sur le fonctionnement des écosystèmes de montagne se manifesteront que les arbres migrent en altitude ou non.

Il reste beaucoup d’inconnues sur comment le changement climatique affectera les écosystèmes à long terme et à larges échelles. En utilisant une ‘expérimentation’ naturelle (des gradients d’altitude distribués à travers le monde) les chercheurs ont pu montrer que des changements de température tels que ceux attendus en moyenne sous 80 ans ont le potentiel de bouleverser le fonctionnement des écosystèmes de montagne en déséquilibrant leurs compartiments aérien et souterrain.

Mayor, J.R., Sanders, N.J., Classen, A.T., Bardgett, R.D., Clément, J.-C., Fajardo, A., Lavorel, S., Sundqvist, M.K., Bahn, M., Cieraad, E., Gedelof, Z.e., Grigulis, K., Kudo, G., Oberski, D. & Wardle, D.A. (2017) Elevation alters ecosystem properties across temperate treelines globally. Nature, 542, 91-95. doi: 10.1038/nature21027

CONTACTS:
Jordan Mayor, clavulina@gmail.com
David Wardle, david.wardle@slu.se
Sandra Lavorel, sandra.lavorel@univ-grenoble-alpes.fr







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